辐射沙脊群地貌结构探讨范文

《地理与地理信息科学杂志》2014年第四期

1潮流沙脊地貌结构

潮流沙脊是海底相对高起的正地形，两侧为深大潮汐水道，属堆积性地貌单元。一条潮流沙脊是由一系列潮流沙洲呈条带状排列组合而成，沙脊与沙洲属复合地貌类型。潮流沙脊的空间规模远大于沙洲，一般是沙洲的数倍。同一条沙脊上的沙洲具有共同的地形平台基础，而地形平台具有纵向连续性，所以沙洲与沙脊具有地貌从属关系，而不同沙脊上的沙洲则不具有地貌从属关系。潮流沙脊规模差异巨大。辐射沙脊群10个主要潮流沙脊平均长135km，其中蒋家沙北支最长达204km，冷家沙最短，亦达81km。

1.1地貌骨征线为了定量有效地刻画地貌结构问题，本文引入地貌骨征线的概念，旨在抓住沙脊地貌体的总体性的“纲”，而忽略细节性的“目”，并可以对地貌结构变化进行时空定量定位监测分析，也为卫星遥感监测动力地貌变化找到了切入点。地貌结构骨征线是指能反映地貌单元骨架地形特征的线形标志，简称地貌骨征线，它应具有如下基本特征：1）地貌骨征线是有效反映地貌体的空间位置、尺度、方位等总体框架空间要素的地貌线，如沙脊线、沙洲线、潮水沟的沟槽线、潮汐水道的深槽线等。2）地貌骨征线类型与地貌类型相关，与地貌体规模大小、地形高低无关。沙脊线再小、再低也是正地形的骨征线，沟槽线再高、再大也是负地形的骨征线。3）动力地貌骨征线与相应海域潮流场动力轴线的空间关系应吻合、平顺。4）地貌骨征线空间要素应具有空间唯一性和可操作性，不随潮变化而变化，如纳潮盆地边缘线、沙脊及沙洲边界线、潮汐水道边界线等。因此，地貌骨征线应具有时空可比性，确定其线的尺度、精度与方法和信息基础有关，不应因人而异。

1.2沙脊地貌骨征线沙脊地貌骨征线属于地貌骨征线的一种，是沙脊的骨架，也是相邻纳潮盆地之间的地形分界线。沙脊线两侧的海水分属两个纳潮盆地，它是相邻纳潮盆地之间落潮流的分水线，俗称二分水，也是涨潮流的汇水线，俗称两碰水［7，9］。即使在高潮期间，沙脊被淹没之时，两翼潮流应该是泾渭分明。沙脊线也是同一海域潮流最缓的低流速带，有利于潮流携带的泥沙向沙脊汇聚，沙脊因此不断淤长。由此可见，沙脊线可作为沙脊群纳潮盆地、潮流水体的定量定位的分界线及潮流场的相对缓流沉积参考线，甚至是海岸生态环境分区和滩涂资源开局的参考线。沙脊地貌骨征线主要包括沙脊线和沙洲线。沙脊线是沙脊脊背地形最高点的连线，并代表沙脊地貌长轴走向。沙洲线是指沙洲长轴方向上沙洲地形最高点的连线。在空间上，沙洲线短而小，沙脊线长而大，且二者的空间位置、方向不一定完全重合。沙脊线受到相应海域潮流动力轴线的控制，对局部动力场变化反应不如沙洲线显著。沙洲线受局部海域潮流动力场影响显著，对大区域动力场反应不如沙脊线显著。空间关系方面，沙脊与沙洲的地貌结构普遍存在串珠状和羽翼状两种结构关系。串珠状结构表现为：同一条沙脊，其若干组成沙洲，首尾相接，各沙洲线可自然连接成一条较平顺的沙脊线（图2a）；羽翼状结构表现为：组成沙洲的脊线与沙脊的主干脊线不吻合，且呈有规律斜交排列，巨大的潮流沙脊如大鹏展翅，沙脊上的系列沙洲如同一根根羽毛（图2b）。辐射沙脊群海域，潮流沙脊的地貌结构需要实地考证，沙脊和沙洲的空间关系也是值得专门讨论的地貌问题。本文利用遥感图像解析沙脊与沙洲的骨架线位置、走向、数量、长短、排列方式等地貌特征要素及空间组合关系。

1.3沙脊骨征线提取沙脊地貌骨征线确定包括沙洲线确定和沙脊线确定，一般先定沙洲线，再定沙脊线。如若考虑到沙脊地貌结构平衡等深层次地貌问题，对过渡性沙洲的脊线可参考沙脊主线空间关系确定。本研究主要利用2012年4月26日我国环境与灾害监测预报小卫星A星（简称“环境星”）CCD遥感数据。我国环境与灾害监测预报卫星于2008年9月成功发射，是目前研究辐射沙脊群动力地貌最佳遥感图像资源，成像景幅大，一景图像完全覆盖4万多km2的辐射沙脊群海域，能够大面积同步观测，排除了多幅异步图像潮流动力场拼接的难题。本文采用基于辐射等值线的沙脊地貌线的提取方法［11］，步骤如下：1）根据大比例尺海图确定沙脊线的方法。在明确沙洲平面分布形态的基础上，沿沙洲长轴方向，勾画其两端边界点和沙洲地形最高点的连线。多年实践表明，在冲淤多变、数十年没有完整实测地形资料的海区，完全依靠实测地形资料描述海底沙脊动力地貌问题是不现实的，因此充分利用实时遥感信息资源，不仅理论上可行，而且方法也有效。2）根据遥感影像特征波段辐射强度等值线确定沙脊线方法［11］。选择质量高的遥感影像，对影像进行图像增强并生成多个待用波段，根据实测水下地形数据，选取最能反映水下沙洲、沙脊的平面形态分布和相对水深差异的波段作为特征波段，对其进行辐射等值线的提取。穿越辐射等值线最高值区域的长轴连接线即为沙脊线（图3）。遥感确定沙脊线的方法具有理论上的合理性与可视化的操作性。

1.4沙脊地貌结构制图沙脊地貌结构制图是地貌结构分析的基础，主要分三个步骤：首先，确定各沙洲的脊线起讫位置与延伸方向；其次，根据沙脊体系，确定沙脊线起讫位置与延伸方向；最后，沙洲线图与沙脊线图空间集成，形成沙脊与沙洲的脊线合成图（图4，见封2）。需要说明的是，沙洲线确定的方法相对简明，但沙脊线确定存在一定的变异性，如蒋家沙、毛竹沙的沙脊不如东沙、麻菜珩、外毛竹沙的沙脊简单明确。东沙、麻菜珩、外毛竹沙的沙脊基本可沿主要沙洲线划定，而蒋家沙，传统的认识只是一条沙脊［1，2，7］，但目前可以显著地分出南北两条沙脊，南部，蒋家沙沙脊以蒋家沙—巴巴珩—牛角沙—蒋家东沙等沙洲为一组沙脊，而蒋家沙北脊则以铁板沙—蒋家北沙为另一组沙脊，似乎形成了双脊（图4）。地貌结构特征值主要有：沙脊平均方位角、沙洲方位角、沙洲与沙脊之间偏移方位、交汇角等（表2）。沙脊线是多线段型曲线，如东沙、麻菜珩、外毛竹沙等，且各分段方位角不同（图4），沙脊平均方位角是各段直线的加权平均值，即方位角度乘以对应线段长度权重的总和除以总长度。沙洲与沙脊交汇角是具体交汇段处的交角（表2）。本文通用的方位角以条子泥、黄沙洋一线分南北两部分，北部沙脊方位角取值Ⅰ、Ⅳ两个象限，即北东和北西象限，南部沙脊方位取值Ⅱ、Ⅲ两个象限，即南东和南西象限，否则沙脊与沙洲将会产生南北两区相同地理方位而产生180°差异。

1.5地貌结构分析根据沙脊和沙洲偏移的特征可知，沙脊和沙洲基本呈现羽翼状的结构特征，即交角不为0。根据交角的大小，沙脊群可分为南、北东和北西3个地貌结构分区（图4）。最主要的是以黄沙洋为界的南、北部两大分区，其次是大、小北槽为界，北大区还可分西北区和东北区。南大区主要沙脊有河豚沙、太阳沙、冷家沙、腰沙，统称太阳沙区。此区沙脊呈现80°～120°不等，平均100°（即向南偏移）；沙洲呈现南偏，方位角均大于90°，交角5°～34°不等，呈现东南偏（右偏），平均交角17°。东北区主要沙脊包括麻菜珩、毛竹沙、外毛竹沙、蒋家沙北脊和蒋家沙，统称毛竹沙区。此区沙脊10°～71°不等，平均30°（即向东北偏移）；沙洲均为北（左）偏型，即脊线向西北偏移，平均偏移31°。西北区主要沙脊包括东沙、高泥和小阴沙，统称东沙区，沙脊基本为正北向，且此区的东沙－高泥沙脊与东北区的几大沙脊形成大区域上的羽翼状结构，羽向东北偏移，羽翼平均交角68°（右偏）。辐射沙脊群的沙脊分布特征与潮流的运动形式密切相关。潮流沙脊延伸方向与潮流流向相一致，就整个辐射沙脊群而言，要形成辐射状的潮流沙脊，潮流场必须是辐射状［12］。进一步的，潮流沙脊的翼状地貌结构推测是受到横向翻越沙脊的次生潮流（越脊流）的控制。中低潮位阶段，潮流沿主潮汐水道运动。因沙脊水浅，沙脊两翼纳潮盆地的涨落潮流沿两翼的深大潮汐水道进出，即平行潮流沙脊往复运移，不易产生越脊流。高潮位阶段，随着潮位升高，潮流沙脊水深增大，沙脊对两翼纳潮盆地的涨落潮流的横向制约显著减弱，当相邻纳潮盆地存在同步潮位差，此时潮流可翻越沙脊，向相邻纳潮盆地均衡调整。高潮阶段，沙脊两翼纳潮盆地的涨落潮流平行沙脊运动，少量越脊流只能斜交于沙脊，在沙脊两翼纳潮盆地之间涨落交换。长此以往，越脊流不断分裂潮流沙脊，形成潮流沙脊的羽翼状地貌结构。

2结论

本文从地貌骨征线入手，抓住可定位、定量的沙脊线，通过遥感解析了辐射沙脊群羽翼状地貌结构特征。本研究系统地定义了沙脊地貌骨征线、沙脊线、沙洲线及交角等地貌结构参数，不仅抓住了动力地貌的“纲”，而且引申出羽翼状地貌结构新概念，这将推进潮成地貌遥感向定量化发展，具有理论和方法的创新性。潮流沙脊呈现羽翼状地貌结构不是辐射沙脊群个别沙脊现象，而是八大沙脊普遍存在的地貌结构，是辐射沙脊群海域长期的特殊动力条件的地貌响应。因此在今后的研究中将加入动力要素具体分析这一羽翼状地貌结构的形成与演变机理，这不仅能够加深对辐射沙脊群地貌的认识，也为辐射沙脊群空间资源开发与世界独特环境保护提供了新的视野。

作者：丁贤荣周虹宏康彦彦单位：河海大学水文水资源学院河海大学港口、海岸及近海工程学院